DE8815711U1 - Commutator bar - Google Patents
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Description
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R. 22288
9.12.1988 St/PiR.22288
9.12.1988 St/Pi
Die Erfindung geht aus von einer Kommutatorlamelle nach der Gattung des Hrrjptanspruchs. Durch die DE-OS 27 39 730 ist ein Verfahren zum Herstellen <}ines Ankers für dynamoelektrische Maschinen bekannt geworden/ bei dein Lf'terpartien der Ankerwicklungen elektrisch und Mechanisch mit Kommutatorlamellen durch Ultraschallverschweißung verbunden werden. Die Leiter sind dabei entweder an die anschlußseitigen Enden der Bürstenlaufflächen oder zwecks Vergrößerte? der Kontaktflächen in Ausnehmungen der Lamellen mittels Ultrasc&all-( ) schweißung befestigt. Ein weiteres Verfahren zur Herstellung sowohl einer elektrisch leitenden als auch einer mechanischen Verbindung von Ankerwicklungsdrähten mit den Lamellen eines Kommutators ist durch die DE-OS 30 17 426 bekannt. Auch hier wird die Verbindung durch Ultraschallschweißen hergestellt, wobei die Kommutatorlamellen auf der Kontaktierungsfläche einer Sonotrode abgerollt werden. Bei einem Einsatz in Verbindung mit Hakenlamellen werden die die Wicklungsdrahtschlaufen aufnehmenden Haken beim Abrollen durch die Sonotrode in Richtung der Lamellen umgebogen und an die Lamellen angeschweißt. Die Hakenlamellen müssen aus einem Material bestehen, das eine gute Verformbarkeit aufweist. Um die Haken mit den Lamellen zu verschweißen, ist eine beträchtliche Häfmemenge notwendig/ die ther-The invention is based on a commutator lamina according to the type of the main claim. DE-OS 27 39 730 has disclosed a method for producing an armature for dynamoelectric machines, in which the fan sections of the armature windings are electrically and mechanically connected to commutator laminas by ultrasonic welding. The conductors are either attached to the connection-side ends of the brush running surfaces or, in order to enlarge the contact surfaces, in recesses in the laminas by means of ultrasonic welding. Another method for producing both an electrically conductive and a mechanical connection of armature winding wires to the laminas of a commutator is known from DE-OS 30 17 426. Here too, the connection is produced by ultrasonic welding, with the commutator laminas being rolled on the contact surface of a sonotrode. When used in conjunction with hook lamellas, the hooks that hold the winding wire loops are bent in the direction of the lamellas when the sonotrode rolls them off and are welded to the lamellas. The hook lamellas must be made of a material that is easy to deform. A considerable amount of hemp is required to weld the hooks to the lamellas/ the thermal
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mische Schäden an der Isolierstoffnabe des Kommutators verursachen kr in.Cause mechanical damage to the commutator’s insulating hub kr in.
. Vorteile der Erfindung. Advantages of the invention
Die erfindungsgemäße Kommutatorlamelle mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sich zwischen der Wicklungsdrahtscblaufe und der Kontaktfläche der Lamelle , &lgr; eine mechanisch feste, hoch belastbare Verbindung mit kltunem Übergangswiderstand schäften läßt, die insbesondere dadurch zustande kommt, daß die Lage der Drahtschlaufe bezüglich der Sonotrode durcL die Positionierungsflächen vorgegeben ist. Dadurch ist bei vorgegebener Einstellung der Schweißparameter eine gleichmäßig gute Schweißqualität der einzelnen Schweißstellen und damit eine Qualitätssteigerung der Erzeugnisses sichergestellt. Die Lamellen selbst können aus spröden, gut leitenden Werkstoffen hergestellt sein, da ■ie keiner wesentlichen Verformung und somit auch keiner Bruehgsfahf ausgesetzt sind.The commutator lamination according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that a mechanically strong, highly resilient connection with low contact resistance can be formed between the winding wire loop and the contact surface of the lamination, which is achieved in particular by the position of the wire loop with respect to the sonotrode being predetermined by the positioning surfaces. This ensures a uniformly good welding quality of the individual welding points and thus an increase in the quality of the product when the welding parameters are set. The laminations themselves can be made of brittle, highly conductive materials, since they are not exposed to any significant deformation and therefore also not to any brittleness.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vort teilhafte Heiterbildungen und Verbesserungen der im HauptanspruchThe measures listed in the subclaims provide advantageous improvements and improvements to the main claim.
' (j angegebenen Kommutatorlamellen möglich. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß Positionierungsflächen an den beiden Schmalseiten der Anschlußfahne für die Schenkel der Drahtschlaufe vorgesehen sind. Eine sehr einfache, leicht herstellbare Ausgestaltung wird darin gesehen, daß die Positionierungsflächen als •inseitige Auflageflächen für die beiden Drahtschlaufenschenkel ausgebildet sind. Die Positionierungeflächen für difa beiden Schenkel der Drahtschlaufe können ferner in Sichtung der Längeacaee des Maschinenläufers so geneigt sein, daß ihre Verlängerung die Achse des Läufers unter einem spitzen Winkel schneidet. Dadurch wird an einer, vorsugsweise parallel zur Kontaktfläche verlaufenden Außenfläche der &Iacgr; Anschlußfahne ein Ffeiraum für einen Amboß geschaffen, an dem sich' (j specified commutator laminations. A particularly advantageous embodiment consists in that positioning surfaces are provided on the two narrow sides of the connecting lug for the legs of the wire loop. A very simple, easy-to-manufacture embodiment is seen in that the positioning surfaces are designed as inner support surfaces for the two wire loop legs. The positioning surfaces for the two legs of the wire loop can also be inclined in view of the length of the machine rotor so that their extension intersects the axis of the rotor at an acute angle. This creates a free space for an anvil on an outer surface of the connecting lug, which preferably runs parallel to the contact surface.
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- 3 - R4 22280- 3 - R4 22280
die Änschiüßfahne Wahrend des Schweißvorgangs abstutzt« Diese Maßnahme erbringt insbesondere den Vorteil, daß die Ulträechäll-Schweißenergie weitgehend von der IsoÜerstoffnaba des Kommutator! ferngehalten wird und eine mechanische Zerrüttung der Lamellenverankerung beim Schweißproseß vermieden ist«the connecting lug is supported during the welding process" This measure has the particular advantage that the ultrasonic welding energy is largely kept away from the insulating material of the commutator! and mechanical disruption of the lamella anchoring is avoided during the welding process"
Die Positionierungsflächen können dabei sowohl an der AnschiuOfahne ausgeformt sein« als auch bei der Umspritxung der Lamellen mit Isolierstoff durch den Isolierstoff selbst gebildet werden (hochgesogene Preßmasse)*The positioning surfaces can be formed either on the connection lug or by the insulating material itself when the slats are coated with insulating material (highly absorbed molding compound)*
Zeichnungdrawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es ■eigen Figur 1 eine Kommutatorlamelle in Seitenansicht, Figur 2 die Anschlußfahne der Lamelle mit einer Wicklungsdrahtschlaufe in Verbindung mit Teilen einer Ultraschall-Schweißvorrichtung sum Befestigen der Schlaufe an der Kontaktfläche der Fahne, Figur 3 eine Frontansicht der Kommutatorlamelle vom Paket des Ankere aus betrachtet. An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. Figure 1 shows a commutator lamina in side view, Figure 2 shows the connecting lug of the lamina with a winding wire loop in connection with parts of an ultrasonic welding device for fastening the loop to the contact surface of the lug, Figure 3 shows a front view of the commutator lamina viewed from the armature package.
Die in der Zeichnung dargestellte Kommutatorlamelle 1 hat einen Fuß 2, mit dem sie in der aus einem Isolierstoff bestehenden, nicht gezeigten Habe eines Kommutators verankert ist. Die Habe ist »it einem gleichfalls nicht dargestellten Maschinenläufer drehfest verbunden. Die Lamelle hat an ihrem einen Ende eine Anschlußfahne 3, an deren Kontaktfläche 4 die Schlaufe 5 eines Wicklungsdrahtes 6 des Maschinenläufers befestigt ist. Die radial nach außen gerichtete Anschlußfahne 3 schließt mit der Bürstenlauffläche 7 der Lamelle 1 einen Winkel von 90° oder etwas mehr als 90° ein.The commutator lamina 1 shown in the drawing has a foot 2 with which it is anchored in the base of a commutator, which is made of an insulating material and is not shown. The base is connected in a rotationally fixed manner to a machine rotor, which is also not shown. The lamina has a connection lug 3 at one end, to whose contact surface 4 the loop 5 of a winding wire 6 of the machine rotor is attached. The connection lug 3, which is directed radially outwards, forms an angle of 90° or slightly more than 90° with the brush running surface 7 of the lamina 1.
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- 4 - R* 22288- 4 - R* 22288
Die Schlaufe 5 des Wicklüngsdfahfcs 6 wird mit der Anachlüßfahne 3 im Bereich ihrer Fläche 4 durch Ultraschallschweißen mechanisch und elektrisch kontaktiert. Hierzu ist eine Ulträachallgönötröde 8 vorgesehen, deren an die Drähtichlaufe 5 anlegbar· Reibfläche mit 9 be-■eichnet 1st. Dieae fläche steht etwa parallel au einer an einem Amboß 10 ausgebildeten Stütsfläche 11, an welcher die Anschlußfahne 3 mit einer sur Kontaktfläche 4 parallelen Außenfläche 12 während des fchweißprosesses anliegt. Der Amboß verhindert, daß die die Sono-/ trode 8 beaufschlagende Kraft P auf die Kommutatornabe übertragenThe loop 5 of the winding conductor 6 is mechanically and electrically contacted with the connecting lug 3 in the area of its surface 4 by ultrasonic welding. For this purpose, an ultrasonic electrode 8 is provided, the friction surface of which can be placed on the wire loop 5 and is designated 9. This surface is approximately parallel to a support surface 11 formed on an anvil 10, against which the connecting lug 3 rests with an outer surface 12 parallel to the contact surface 4 during the welding process. The anvil prevents the force P acting on the sonotrode 8 from being transferred to the commutator hub.
wird. Außerdem dämpft der Amboß 10 die durch einen Doppelpfeil 20 angedeuteten Sonotrodenschwingungen, wodurch die Lamellenverankerung entlastet wird. Die Schwingungsrichtung verläuft vorzugsweise in die Zeichenebene hinein.In addition, the anvil 10 dampens the sonotrode vibrations indicated by a double arrow 20, which relieves the load on the lamella anchorage. The direction of vibration preferably runs into the plane of the drawing.
Um eine definierte Höhenlage der Drahtschlaufe 5 unter der Sonotrode 8 au gewährleisten, ist die Anschlußfahne 3 mit Positionierungsflachen 14, 15 versehen, welche die Lage der Drahtschlaufe 5 in Längsrichtung der Anschlußfahne 3 vorgeben. Die Positionierungsflächen 14, 15 sind im Ausführungsbeispiel an den Schmalseiten 16, 17 der Anschlußfahne 3 vorgesehen, derart, daß sie die Position der beiden schenkel its, Iv der Drahtschlaufe 5 und äänit «ücn äi* Lag« \J der Kontaktierstelle an der Kontaktfläche 4 der Anschlußfahne 3 bestimmen. Die Positionierungsflächen 14, 15 sind als einseitige Auflageflächen für die beiden Drahtschlaufenschenkel 18, 19 durch entsprechende Formgebung der Anschlußfahne 3 geschaffen. Hiersu wurde die ursprüngliche Breite a der Anschlußfahne 3 beispielsweise durch beiderseitiges Stanzen auf die Breite b reduziert, wobei die Auflageflächen 14, 15 den Übergang zwischen der Breite a und der Breite b der Anschlußfahne bilden. Die Flächen sind zu der in Figur 1 angedeuteten Längsachse der Lamelle 1 und damit des Maschinenläufers so geneigt, daß ihre Verlängerung die Achse unter einem spitzen Winkel schneidet. Dadurch kann sich, wie aus Figur 2 ersichtlich, die Außenfläche 12 der Anschlußfahne 3 zu einem Großteil ihrer Ge-In order to ensure a defined height of the wire loop 5 under the sonotrode 8, the connection lug 3 is provided with positioning surfaces 14, 15 which specify the position of the wire loop 5 in the longitudinal direction of the connection lug 3. The positioning surfaces 14, 15 are provided in the embodiment on the narrow sides 16, 17 of the connection lug 3 in such a way that they determine the position of the two legs 18, 19 of the wire loop 5 and the position of the contact point on the contact surface 4 of the connection lug 3. The positioning surfaces 14, 15 are created as one-sided support surfaces for the two wire loop legs 18, 19 by appropriate shaping of the connection lug 3. For this purpose, the original width a of the connecting lug 3 was reduced to the width b, for example by punching on both sides, with the support surfaces 14, 15 forming the transition between the width a and the width b of the connecting lug. The surfaces are inclined to the longitudinal axis of the lamella 1 and thus of the machine rotor indicated in Figure 1 in such a way that their extension intersects the axis at an acute angle. As can be seen from Figure 2, the outer surface 12 of the connecting lug 3 can thus be bent over to a large extent.
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- 5 - H. 22288- 5 - H.22288
sam^lange am Amboß 10 abstutzen· Entsprechende Positionier flächen 14, 15 können aber auch vorteilhaft durch entsprechend weites Hochsiehan des Isolierstoffes beim Spritzprozeß ausgeformt werden«sam^lange on the anvil 10. Corresponding positioning surfaces 14, 15 can also be advantageously formed by appropriately wide high-pressure of the insulating material during the injection molding process.
Mie bereits erwähnt« kann die Anschlußfahne 3 bezüglich der Längsachse der Lamelle geneigt sein« wobei der durch die Kontaktfläche 4 der Fahne 3 und der Bürstenlauffläche 7 eingeschlossene Winkel etwas größer ist als 90". Nach atm Einlegen des Kommutators in ül«As already mentioned, the connecting lug 3 can be inclined with respect to the longitudinal axis of the lamella, whereby the angle enclosed by the contact surface 4 of the lug 3 and the brush contact surface 7 is slightly larger than 90". After inserting the commutator into the
&zgr; \ Schweißvorrichtung wird jede Lamelle 1 mit einer solchen Kraft gegen den Amboß 10 gedrückt, daß der genannte Winkel auf beispielsweise genau 90* reduziert wird. Dadurch sind reproduzierbare Schweißergebnis se durch definierte Anlage der Fahne 3 am Amboß 10 gewährleistet. ζ \ welding device, each lamella 1 is pressed against the anvil 10 with such a force that the angle mentioned is reduced to, for example, exactly 90*. This ensures reproducible welding results through defined positioning of the flag 3 on the anvil 10.
Anstelle der im Ausführungsbeispiel geseigten einseitigen Auflageflächen für die beiden Schenkel 18, 19 der Drahtschlaufe 5 könnten als Positionierungsflächen auch Einsenkungen in Form von Kerben oder dergleichen an den beiden Schmalseiten der Anschlußfahne und/oder deren Kontaktfläche 4 vorgesehen sein. Wesentlich ist, daß die Wicklungsdrahtschlaufe 5 eine definierte Höhenlage an der Anschlußfahne 3 und damit bezüglich der Sonotrode 8 einnimmt. Die Flächen 14, 15 srsviügss «iss vorgegebene Lags dsr Drshtsehlsufe 5; «ob#i sich JHr* Schenkel an den Flächen und der gekrümmte Teil der Schlaufe an der Kontaktfläche 11 der Anschlußfahne 3 abstützen. Bs wäre denkbar, die Verbindung swischen Drahtschlaufe 5 und Kontaktfläche 4 auch durch andere Schweißverfahren herzustellen.Instead of the one-sided support surfaces for the two legs 18, 19 of the wire loop 5 shown in the embodiment, depressions in the form of notches or the like on the two narrow sides of the connecting lug and/or its contact surface 4 could also be provided as positioning surfaces. It is important that the winding wire loop 5 assumes a defined height on the connecting lug 3 and thus with respect to the sonotrode 8. The surfaces 14, 15 are predetermined positions of the wire loop 5 ; the legs are supported on the surfaces and the curved part of the loop on the contact surface 11 of the connecting lug 3. It would also be conceivable to produce the connection between the wire loop 5 and the contact surface 4 using other welding processes.
Draht 6 eingebracht. Dadurch erhitzen sich Draht und AsschluS£shas nur gering, bis der Draht sich unter Aufbrechen seiner Isolation verformt und mit der Kontaktfläche 4 eine Schweißverbindung eingeht. Die Lamelle 1 und die nicht dargestellte Isolierstoffnabe des Kommutators werden dabei thermisch nicht nennenswert belastet. Die Position der Drahtschlaufe 5 ist durch die Flächen 14, 15 vorgegeben und liegt etwa in der Mitte der Sonotroden-Eeibflache 9. Dadurch kann es nicht vorkommen, daß die DrahtscMaufe 5 beim Wickelvorgang nach unten rutscht und von dfcr' Sonotrode 8 nicht mehr erfaßt wird.Wire 6 is inserted. This means that the wire and the connection piece only heat up slightly until the wire deforms, breaking its insulation and forming a welded connection with the contact surface 4. The lamella 1 and the commutator's insulating hub (not shown) are not subjected to any significant thermal stress. The position of the wire loop 5 is determined by the surfaces 14, 15 and is located approximately in the middle of the sonotrode surface 9. This means that the wire loop 5 cannot slip downwards during the winding process and is no longer grasped by the sonotrode 8.
Claims (8)
Positionierungsflächen (14, IS) an den beiden Schmalseiten (16, 17)2. Commutator lamination according to claim 1, characterized in that
Positioning surfaces (14, IS) on the two narrow sides (16, 17)
die Achse des Läufers unter einem spitaen Winkel ( ) schneidet.4. Commutator lamination according to claim 2 or 3, characterized in that the positioning surfaces (14, 15) are inclined in view of the longitudinal axis of the machine rotor so that their extension
which intersects the axis of the rotor at a sharp angle ( ).
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